Светодиод пиранья: красный и белый, особенности, размер чипа

Описание и разновидности

Светодиод Пиранья относится к сверхъярким. В некоторых каталогах они встречаются под названием Superflux, что в переводе с английского означает «сверх поток», имеется ввиду, конечно, световой поток. Как правило, они прямоугольного типа с 4-мя ножками (пинами).

Изготавливают Пираньи 4х основных цветов: красный, зеленый, синий, белый. Но могут быть и любого другого: от ультра-ярко-красного, до ультра-ярко-синего, практически фиолетового цвета. Как правило, Пиранья состоят всегда из 3-х диодов, которые расположены в одном пластиковом корпусе, прямоугольной формы, залитого специальным компаундом.

Цвет зависит от того, какой из трех светодиодов горит ярче, а какой тусклее. При одинаковом световом потоке от трех диодов(красного, зеленого и синего) получаем чисто белый свет. Исключение составляют светодиоды основных цветов. Их цвет установлен на заводе производителе, и изменить его самостоятельно невозможно.

Выпускаются и так называемые многоцветные светодиоды, которые обозначаются буквами RGB в аббревиатуре. Часто их называют полноцветными, так как при правильном подключении можно получить любой цвет свечения. Как это сделать рассмотрим позже.

Обозначение в каталогах для светодиодов Пиранья следующее: BL-FL 7670 PG C XXX

Вместо ХХХ могут находиться цифры, но обычно этих знаков вовсе нет, поскольку это дополнительная информация не особенно нужная покупателю, а вот все остальное важно

• BL – сокращенное название производителя (в данном случае BETLUX).
• FL – обозначает, что это светодиод типа Пиранья, от слова FLUX.
• 7670 – тип корпуса.
• PG – цвет излучаемого света (в данном случае pure green – чисто зеленый).
• С – цвет линзы (в данном случае от слова clear — прозрачный).

Пиранья применяются практически во всех видах освещения: от декоративной подсветки или индикации процессов, до сверхмощных уличных прожекторов. В последнее время они довольно часто стали использоваться в автомобильной промышленности. Это и габаритные огни, и стоп-сигналы, и сигналы поворотов, и фонари заднего хода.

Некоторые умельцы интегрируют их в колесные диски для придания оригинальности своему автомобилю. На рынке представлены и влагостойкие светодиоды Пиранья, благодаря которым можно самостоятельно устроить подсветку в аквариуме, бассейне или просто сделать подсветку своего жилища снаружи, то есть на открытом воздухе.

Внешний вид монохромного LED Пиранья представлен на чертеже ниже.

Как можно заметить, ножки обозначены большими латинскими буквами А и С. А – означает Анод (положительный электрод), С – катод (отрицательный электрод).

В некоторых каталогах ножки обозначаются цифрами, в этом случае цифры 1 и 2 означают анод, 3 и 4 – катод. Электрическая схема распайки представлена слева.

Для запитки достаточно одной анодной ножки и одной катодной. На схеме показан один светодиод для простоты понимания, хотя это не всегда соответствует действительности, обычно их три.

Многоцветные Пираньи имеют несколько другую распайку (смотри схему ниже).

В данном случае цифра 1 – обозначает анод, 2 – катод синего led, 3 – зеленого и 4 – красного.

Вооружение

Комплекс вооружения ПЛ размещался в средней части надстройки и состоял из двух грузовых контейнеров для транспортировки водолазного снаряжения (4 буксировщиков типа «Протон» или 2 транспортировщиков типа «Сирена-У») и 2 устройств минной постановки, в которых размещались две мины типа ПМТ, либо две решётки для 400-мм торпед «Латуш»(специальный вариант торпеды СЭТ-72), используемых «самовыходом» на всём диапазоне глубин. Прочный грузовой контейнер заполнялся забортной водой, и представлял собой цилиндрическую конструкцию длиной около 12 метров и диаметром 62 см. Для погрузки, выгрузки и крепления водолазного снаряжения предусматривался выдвижной лоток. Привод и органы управления выдвижного лотка располагались внутри прочного корпуса.

Устройство минной постановки состояло из пусковой проницаемой решётки с направляющими дорожками пневмомеханического выталкивающего устройства, которое обеспечивало выталкивание мины вперёд по ходу подлодки. Предусматривалась также возможность размещения торпеды вместо мины. Радиоэлектронное вооружение было специально разработано для этого проекта. На «Пиранье» был установлен малогабаритный радиолокационный комплекс МРКП-60 «Радиан-М», а также гидроакустический комплекс МГК-13С «Припять-С».

Недостатки

• Понижение эффективности. КПД SMD-диодов уменьшается с увеличением электрического тока. Уровень нагрева также возрастает с увеличением тока, что снижает срок службы устройства. Эти эффекты накладывают практические ограничения на ток, пропускаемый через светодиод.
• Влияние насекомых. Светодиоды гораздо более привлекательны для насекомых, чем лампы накаливания или натриевые газоразрядные лампы.
• Использование в зимних условиях. Они не выделяют большое количества тепла в сравнении с традиционными электрическими лампами, светофоры с SMD-диодами остаются покрыты снегом.

Что означает маркировка SMD?

Расшифровка такого показателя звучит как Surface Mounted Device, что в переводе на русский язык означает «прибор, который монтируется на поверхности». В качестве такого приспособления выступает диод, а поверхность в нашем случае – это основание ленты.

Любые SMD-светодиоды, характеристики которых схожи с параметрами всех остальных подобных ламп, состоят из нескольких кристаллов, размещенных в корпусе с контактными выводами, а также линзами, формирующими световой поток. Он излучается полупроводниками и направляется в миниатюрную оптическую систему, которая и образуется сферическими рефлекторами, а также прозрачным корпусом самого диода.

Какие же еще имеют СМД-светодиоды характеристики? Маркировка, которая представлена цифрами на ленте, показывает размеры кристалла в миллиметрах. Полоса на основе SMD очень хорошо гнется в продольном направлении.

Способы подключения

Как подключить светодиод или несколько светодиодов? Как правильно соединить их в схему или ? Как просто присоединить светодиоды к колонке или к звуковой карте компьютера, да и еще так, чтобы они мигали в такт музыке?

Для этого рассмотрим особенности подключения различных светодиодов.

Из практики известно, что при подключении к разным напряжениям питания одного светового диода необходимы ограничительные резисторы на следующее электрическое сопротивление:

• от 3 до 5 В – 100 Ом;
• от 5 до 9 В – 220 Ом;
• от 9 до 15 В – 470 Ом;
• от 15 до 28 В – 2 кОм;
• 220 В – 150 кОм.

Использовав следующую формулу:

где: R – сопротивление резистора (Ом);

U – напряжение питания (В);

dU – падение напряжения (В);

I – номинальный ток светодиода (А).

Последовательное подключение светодиодов вносит в эту формулу следующие изменения – вставляется вместо одного падения напряжения сумма падений напряжения всех световых диодов, имеющихся в схеме, при этом они должны иметь одинаковый номинальный ток, но номинальное падение напряжения может быть разным.

Описание

Универсальный модуль светодиода. Подойдет для проектов, где необходимо добавить цветную индикацию, не прибегая к пайке обычных светодиодов. Модуль подключается посредством трехпроводного шлейфа. Для удобства соединения рекомендуем использовать Sensor Shield. В отличии от обычного светодиода — светодиоды «пиранья» светят намного ярче. Очень удобно использовать для проектов подсветки, гирлянд, светомузыки, дополнительного освещения.

Встроенный транзистор позволяет использовать модуль в цепях с напряжением 3,3 В и 5 В. Поддерживается управление яркостью с помощью ШИМ.

Внимание! Будьте осторожны при работе с яркими светодиодами! Не смотрите на светодиод с близкого расстояния!

Технические характеристики

Рабочее напряжение: 3,3 — 5 В

Максимальный потребляемый ток (для белого или синего): 8,5 мА

Максимальный потребляемый ток (для красного, жёлтого, зелёного): 10 мА

Плюсы использования

Несколько цветов светодиодов для различных проектов (красный, жёлтый, зелёный, синий, белый)

Лёгкое подключение к Sensor shield

Не требует дополнительных радиодеталей (всё включено в модуль)

Не требует пайки

Прост в работе

Управление яркостью светодиода с помощью ШИМ

Очень яркое свечение

Примеры подключения и использования

Пример 1

В примере демонстрируется самая простая задача по работе со светодиодом — включение и отключение на 1 секунду.

Схема подключения:

Скетч для загрузки:

// включение светодиода
// задержка на 1 секунду
// выключение светодиода
// задержка на 1 секунду

Пример 2. Управление с клавиатуры

Данный пример демонстрирует изменение времени включенного и выключенного состояния в зависимости от введенного значения с клавиатуры. По умолчанию значение времени установлено в 1 секунду (1000 миллисекунд). После загрузки скетча на контроллер, необходимо открыть монитор сериал порта, куда требуется ввести цифровое значение нового времени работы светодиода в миллисекундах отличное от нуля. Светодиод начинает мигать с частотой нового введённого времени.

Пример протестирован на контроллере Smart UNO.

Схема подключения:

Скетч для загрузки:

//объявление пина подключения модуля
//переменная для хранения времени задержки
// установка пина как выходной
//записать его в переменную хранения времени
// включение светодиода
// задержка на 1 секунду
// выключение светодиода
// задержка на 1 секунду

Пример 3. Управление с помощью ШИМ

Данный пример демонстрирует изменение яркости свечения светодиода. Светодиод из выключенного состояния постепенно зажигается ярче, а затем постепенно затухает. Далее всё повторяется.

Пример протестирован на контроллере Smart UNO.

Схема подключения:

Скетч для загрузки:

//объявление пина подключения модуля
// установка пина как выходной
//первый цикл увеличивает яркость
//второй цикл уменьшает яркость
//записать значение яркости на порт светодиода
//задержка в 100 миллисекунд

Пример 4. Управление с помощью ШИМ (значение вводится с клавиатуры)

Данный пример демонстрирует изменение яркости свечения светодиода. Светодиод мигает с периодичностью 100 миллисекунд. По умолчанию яркость светодиода задана в 500 единиц (половина возможной яркости). После загрузки скетча в контроллер, открыв монитор Serial порта, можно ввести требуемую яркость. Однако, значение яркости будет программно ограничено между значениями 0 и 1023 (минимальное и максимальное значения).

Пример протестирован на контроллере Smart UNO.

Схема подключения:

Скетч для загрузки:

//объявление пина подключения модуля
//переменная для хранения яркости
// установка пина как выходной
// инициализация Serial-порта
//если что-то пришло из сериал порта
//считать значение в переменную
// если считанное значение отлично от 0
//записать его в переменную яркости, ограничив значение
// включение светодиода с заданной яркостью
// задержка на 1 секунду
// выключение светодиода
// задержка на 1 секунду

Особенности разных видов светодиодов

Используемые сегодня светодиоды имеют ряд отличительных характеристик, поэтому их можно классифицировать сразу по нескольким признакам.

DIP

Одним из первых светодиодов стал стандарт DIP, расшифровывающийся, как Direct In-Line Package, который был создан и получил свое широкое применение еще в XX веке. Конструкция этого элемента представляет собой миниатюрную стеклянную или пластиковую беспигментную колбу, выполняющую функцию своеобразной линзы, способной фокусировать и направлять свет в конкретном направлении.

В этом случае кристалл размещается непосредственно на катоде, тогда как с анодом его соединяет соответствующий провод. И катод, и анод выпирают из-под колбы, в результате чего образуется некое подобие ножек, которые припаиваются к ленте, после чего все свободное пространство изолируется от внешней среды с помощью специального герметика. За частоту и интенсивность мерцания, уровень яркости и порядок/силу подачи тока на проводящий кристалл отвечает микрочип, которым в некоторых конструкциях можно управлять.

SMD

Главным конкурентом для DIP является стандарт SMD, который получил ряд существенных отличий. Среди них – особенности крепления кристалла, который в случае с SMD размещается на теплоотводящей подложке с вмонтированными в нее же контактами. Соединение с анодом выполняется анодным проводом, как и у DIP. То же самое можно сказать и об управляющем микрочипе, который здесь также имеется.

А вот линза получила овальную форму, хотя сегодня довольно широко применяется другая технология, которая вообще не предполагает использования защитных корпусов. То есть герметический состав для обеспечения изоляции наносится прямо поверх кристаллов, что чревато определенными ограничениями по уровню яркости. Так, обозначенный показатель редко когда превышает 8 тысяч кандел на квадратный метр. Однако миниатюрный размер LED-элементов позволяет использовать их для оснащения как домашних, так и уличных интерьерных экранов и панелей.

COB

Этот стандарт, расшифровывающийся, как Chip-On-Board, появился относительно недавно, но уже успел занять лидирующие позиции на рынке благодаря особенностям своей конструкции и направленности света. Главная отличительная характеристика таких LED заключается в том, что к подложке крепится большое количество кристаллов, надежная фиксация которых обеспечивается за счет специального диэлектрического состава.

Такой подход позволяет создавать равномерный источник света без теневых помех, которые наблюдаются в других конструкциях. В качестве наглядного примера можно привести такую популярную продукцию, как филаментные лампочки, рассчитанные на 220 вольт, в основе которых лежит стержень из стекла, полностью покрытый светодиодами и защитным люминофором.

Проводя сравнительную характеристику среди всех перечисленных стандартов, стоит отметить, что все они имеют приблизительно одинаковый срок службы, рассчитанный в своем максимуме на 150 тысяч часов. Однако при сопоставлении SMD и DIP становится очевидно, что первый явно проигрывает последнему по уровню яркости. В то же время оба они уступают COB, давая рассеивающий свет, тогда как этот стандарт по праву считается лучшим решением в коммерческом сегменте осветительных приборов направленного типа.

Отличительные особенности

Особенностью светодиодов Пиранья является универсальность, возможность использования в разных сочетаниях и условиях. Массивный корпус защищает их от вибрационных и механических нагрузок, что увеличивает эксплуатационные способности светильников.          В отличие от другого распространенного типа светодиодов — SMD — они не монтируются на плату плотно, а вставляются в гнезда с некоторым зазором.

Жесткие и прочные выводы светодиодов позволяют устанавливать их в печатные платы по типу обычных радиодеталей. Нагрев при пайке не угрожает элементам, поэтому можно не использовать специальные теплоотводы, что значительно упрощает и ускоряет монтажные работы. Все контакты расположены одинаково, и это делает возможным включение светодиодов Пиранья в производственный сборочный цикл на роботизированных линиях.

Помимо воздушного зазора между платой и корпусом, отвод тепла обеспечивает металлический корпус, находящийся внутри прозрачной линзы, и четыре массивные ножки-контакта. Эффективность теплоотведения позволяет беспрепятственно устанавливать в один корпус по три светодиода (в светильниках типа RGB).

Высокие возможности светодиодов усилены относительно низкой ценой — в диапазоне 10-20 рублей. Такая доступность позволяет создавать подсветку для объемных коробчатых сооружений, где приходится устанавливать большое количество элементов. Драйвера для них также недороги и вполне доступны.

Преимущества светодиодов Пиранья

Автомобильная отрасль является активным потребителем светодиодных ламп. Кроме фар производители интегрируют светодиоды Пиранья в колесные диски, устанавливают на задние стоп-сигналы и поворотные огни. Столь широкая область применения обусловлена наличием следующих цветов:

• красный;
• желтый;
• зеленый;
• белый;
• синий.

В чем же их преимущества?

1. Устойчивы к встряскам и перепаду температур;
2. Имеют самое низкое температурное сопротивление;
3. Обладают широким углом освещенности;
4. Позволяют принимать неординарные инженерные решения;
5. Большая сила свечения;
6. Лампы потребляют мало электроэнергии;
7. Просты в монтаже;
8. Удароустойчивы;
9. Имеют повышенный срок эксплуатации.

Но не только наличие в продаже 5 -ти цветов заставляет купить светодиоды Пиранья. Их технические и эксплуатационные характеристики демонстрируют явные преимущества перед аналогами. Сверхяркие светодиоды Пиранья нормально переносят работу при высокой температуре. Кроме устойчивости современных светоизлучающих ламп к тряске, 4-х выводная система обеспечивает надежный контакт светодиодов Пиранья. Свинцовая конструкция светоизлучающего диода обеспечивает низкое температурное сопротивление, поэтому он может работать при различных температурах, хорошо выдерживая высокие входные мощности. Светодиоды Пиранья дают широкий угол освещенности – угол рассеивания от 40 до 120 градусов. Они имеют повышенную яркость свечения (до 18 люменов), что позволяет специалистам даже сокращать количество используемых LED, обеспечивая необходимую освещенность.

Специалисты, работающие в сфере автомобилестроения и тюнингования, также широко используют светодиод Пиранья Drive2. Специальный автомобильный форум сделал даже специальную подборку, посвященную установке Пираньи на фары Daewoo Gentra Белый Клык.

Особенности светодиодов Пиранья

Примечательно, что и цены светодиодов Пиранья вполне приемлемы (в пределах 7 – 13 рублей), и драйвер для светодиодов Пиранья найти не проблема.

Несомненно, что автомобилисты отдают предпочтение светоизлучающим диодам Пиранья, учитывая следующие их особенности:

• низкое энергопотребление;
• относительно простой монтаж, что обеспечивается понятной маркировкой провода.

Начнем с самых простых представителей

Стандартные индикаторные светодиоды в круглых и овальных корпусах имеют мощности порядка 20-50 мВт и различный спектр излучения, определяющийся типом используемого полупроводника для его изготовления. Типовым представителем таких светодиодов может служить круглый 5 мм  АЛ307 отечественного производства.

Его технические параметры приведены в таблице ниже.

Тип	Спектр излучения	Длина волны, нм	Сила света, мкд	Номинальный ток, мА	Прямое падение напряжения, В
АЛ307 В	зеленый	567	0.4 1.5 6	20	2.8
АЛ307 Г
АЛ307 Н
АЛ307 Б	красный	655	0.9 2.0 6	10	2.0
АЛ307 К
АЛ307 Л
АЛ307 Д	желтый	590	0.4 1.5 6	10	2.5
АЛ307 Е
АЛ307 Ж
АЛ307 О	оранжевый	610	0.4 1.5 6	10	2.5
АЛ307 Р
АЛ307 М

Поскольку светодиоды индикаторного типа имеют узкий угол свечения, то для оценки используется такой параметр излучения как сила света, измеряющийся в милликанделах . АЛ307 имеет по три градации яркости для каждого цвета. Спектр представлен четырьмя цветами.

Светодиоды в корпусах типа «пиранья» позволяют получать большие мощности за счет сниженного теплового сопротивления и отвода тепла на плату сразу через четыре вывода. Корпус «пиранья» также обрел популярность благодаря повышенной механической устойчивости – светодиоды «пиранья» с успехом применяются для изготовления автомобильного света. Практически все крупные производители имеют в своей номенклатуре семейство светодиодов в корпусе «пиранья».

Такие светодиоды обычно называются ультраяркими или сверхяркими. Основные технические параметры светодиодов «пиранья» производства американской компании CREE  приведены в таблице.

Тип	Спектр излучения	Длина волны, нм	Световой поток, лм	Номинальный ток, мА	Прямое падение напряжения, В
CP41B-R	красный	628	7-8	70	2,5
CP41B-А	оранжевый	591	6,5-8	70	2,5
CP41B-B	синий	470	2,5	30	3,6
CP41B-G	зеленый	527	6,5	30	3,6

Угол свечения может быть 40˚, 70˚ или 100˚ в зависимости от модификации, определить которую поможет data sheet производителя.

Корпус «пиранья» позволяет отводить до 200 мВт мощности.

Длина волны, которая приведена в таблице для каждого цвета свечения является доминантной для данного типа светодиода. В действительности же спектр излучения, например, красного светодиода может находиться в диапазоне от 620 до 637 нм.

«Пиранья» может быть и белого свечения. Белые светодиоды изготавливаются путем нанесения желтого люминофора на синий кристалл.

Следующую группу – SMD 5050 – можно отнести уже к категории мощных светодиодов. Как видно из названия это светодиоды поверхностного монтажа с размерами 5×5 мм.

Наименование SMD 5050 – условное, поскольку различные производители дают свое обозначение данному классу светодиодов в соответствии со сложившейся системой. Максимальная мощность достигает одного ватта. На дне корпуса такого светодиода обычно располагается специальная площадка для отведения тепла, хотя в менее мощных модификациях она может и отсутствовать.

Светодиоды SMD 5050 обычно белого цвета свечения, т.к. предназначены для изготовления светильников. Они могут монтироваться как на стеклотекстолитовую, так и на алюминиевую печатную плату. Последняя используется для лучшего отвода тепла при больших мощностях.

Белый спектр излучения подобных светодиодов имеет различные цветовые оттенки. Для них вводится такая характеристика как «коррелированная цветовая температура», которая измеряется в Кельвинах .

Угол свечения у них составляет 115˚.

Ниже приведены основные характеристики светоизлучающих диодов CLN6A, как одного из лучших видов в этом классе (полный список возможных исполнений достаточно велик, поэтому приведены два типовых представителя).

Тип	Спектр излучения	Свет-й поток, лм	Номинальный ток, мА	Прямое падение напряжения, В
Мин.	Макс.
CLN6A-WKW-CJ0L0153	Холодный белый 5500 К	60	101,8	300	3,8
CLN6A-MKW-CH0K0133	Теплый белый 3200 К	51	85,6

Как видно из таблицы спектр излучения влияет на величину светового потока – это правило для всех светодиодов белого свечения.

Для того чтобы точно определить характеристики белого светодиода необходимо знать его полное обозначение, поскольку в нем с помощью так называемых бинов зашифрованы все отличающиеся параметры. Например, светодиод XPEWHT может иметь бин по световому потоку Q5 (107 лм при токе 350 мА), а может R2 (114 лм) и R3 (122 лм). Ошибка или неполная маркировка при заказе может привести к «недостаче» люменов на 14% (если вместо R3 получим Q5). То же можно сказать про спектр излучения. Внимательно изучайте документацию производителя!

Осветительные светодиоды

Выбирая,
какие светодиоды самые яркие,
стоит остановиться на осветительных. Это сверхмощные
светодиоды с высокой интенсивностью излучения. Выпускаются исключительно
в белом цвете, тёплом и холодном, корпус предназначен для поверхностного
монтажа. Используются в лампах
и светодиодных лентах, фарах, фонарях и прочем, где необходимы мощные сверхъяркие светодиоды.

Не
существует естественных кристаллов, излучающих белый свет. Поэтому, чтобы
создать светодиоды белого свечения,
используются различные технологии, основанные на смешивании трёх основных
цветов (RGB). Цветовая температура определяется способом их сочетания.
Популярным методом является покрытие кристалла слоями люминофора, каждый из
которых отвечает за один из трёх базовых цветов. Другой способ заключается в
нанесении пары слоёв люминофора на голубой кристалл.

Можно выделить следующие
преимущества осветительных диодов:

• различное цветовое свечение;
• возможность выбора световой температуры;
• энергосбережение, сокращающее расходы электричества;
• малый коэффициент пульсации;
• разнообразная
  рассеиваемая мощность.

Среди осветительных
выделяются следующие виды светодиодов:

Тип светодиода	Строение	Корпус	Угол рассеяния	Область применения
SMD	Кристалл, покрытый люминофором, размещён на алюминиевой либо медной подложке, отводящей тепло	В основном прямоугольный, с линзой или без	100-130о	Переносные фонари, светодиодные лампы и ленты, фары авто
COB	Большое количество светодиодов SMD в едином корпусе, покрытом люминофором	Имеют вид матрицы, чаще всего прямоугольной	до 180о	Только для освещения без узконаправленного излучения
Filament	Кристаллы покрыты люминофором и установлены на стеклянную подложку	Цилиндрическая подложка	360о	Декоративная подсветка помещений
PCB Star	Один кристалл большой площадью на подложке из алюминия	Подложка в форме шестерёнки или звезды	120о	Мощные прожекторы и ручные фонари

Обратите внимание! Спектр свечения Filament намного приятнее для человеческого глаза, чем виды SMD и COB, и схож со светом ламп накаливания